JP3584254B2

JP3584254B2 - Premix swirl combustor

Info

Publication number: JP3584254B2
Application number: JP2000095978A
Authority: JP
Inventors: 茂林; 林謝; 俊雄渡辺
Original assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA; Noritz Corp
Current assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA; Noritz Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001280605A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼器に関するものであり、特に燃焼室内に予め空気と燃料を混合した混合ガスを噴射して旋回流を発生させる予混合旋回燃焼器に関するものである。本発明の燃焼器は、給湯器やボイラーといった熱源を要するあらゆる装置に活用できる。
【０００２】
【従来の技術】
高い空間発熱率を有する燃焼手段の一つとして、予混合旋回燃焼方式が知られている（特許第２８６３８４１号）。
予混合旋回燃焼方式とは、筒状の燃焼室を使用し、この燃焼室内に予め空気と燃料を混合した混合ガスを噴射して内部に旋回流を発生させるものである。
図１３は、予混合旋回燃焼方式を採用した従来技術の燃焼器の概念図である。図１４は、図１３の燃焼器の内部を説明する概念図である。
予混合旋回燃焼方式を採用した燃焼器では、円筒形の燃焼室１００を使用し、この燃焼室に対して接線方向に空気と燃料との混合ガスを噴射する。この混合ガスは、燃焼室１００内で旋回流を形成する。燃焼室１００内では、円筒状の旋回火炎が発生する。また既燃焼ガスは、旋回しながら開口１０１から外部に排出される。
【０００３】
予混合旋回燃焼方式は、開口から大気中に直接的に混合ガスを噴射させる通常の燃焼方式に比べて、格段に高い空間発熱率を発揮する。そのため給湯器等の装置の小形化が可能である。また予混合旋回燃焼方式は、強い旋回流を利用して燃焼を行うので、燃料を希薄な状態で燃焼させることもできる。そのため火炎の温度を低下させることが可能であり、排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）の低減が可能である。さらに通常の燃焼方式に比べて燃焼量絞り比（Ｔ．Ｄ．Ｒ）を広くとることができるという利点もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、予混合旋回燃焼方式を採用した燃焼器は、未燃焼成分が排出され易いという問題があった。またＮＯｘの発生を、現状よりもさらに抑制したいという産業上の要求がある。ＮＯｘの発生を抑えるためには、従来に増して燃料を希薄状態で燃焼させる必要があるが、従来技術の予混合旋回燃焼器はそれに耐えるだけの火炎の安定性がない。
そこで本発明は、これらの要求に応えるため、予混合旋回燃焼方式を採用する燃焼器に改良を加え、未燃焼成分の排出やＮＯｘの排出が少ない燃焼器を開発することを技術的課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そして上記した課題を解決するために、本発明者らが調査研究を行ったところ、燃焼室１００内においては、旋回火炎１０２は、図１４の様に「Ｕ」字状を呈し、火炎は、燃焼室１００の周壁及び底から離れていることが判明した。なお、この原因は、燃焼室１００の周壁及び底の温度が低いため、火炎が冷やされて消されてしまうからであると思われる。
従来技術の燃焼器では、この燃焼室１００の周壁近傍に存在する未燃焼層に未燃焼状態のガスが存在し、この未燃焼状態のガスが図１４の破線矢印の様にそのまま排出されてしまうことが、未燃焼成分排出の主たる原因であると考えられる。
【０００６】
また従来技術の燃焼器では、前記した様に火炎が燃焼室１００の底からも離れているので、火炎が宙に浮いた状態となり、安定性を損なう要因となっている。即ち従来技術の燃焼器では、火炎の基端部が不安定であるので、旋回火炎面が混合ガスの流れの変動に敏感である。そのため混合ガスの僅かな変化で火炎が上下に振動する。より具体的には、図１４の火炎の底部と燃焼室１００の底部との距離Ｈが目まぐるしく変動する。
【０００７】
そこで本発明は、上記の知見に基づき、燃焼室１００の周壁近傍から排出される未燃焼ガスを効率よく再燃焼させ、未燃焼成分の大気への放散を回避するものである。また本発明は、火炎の基端部を安定させて未燃焼成分の発生を抑制し、かつ火炎を安定させてより希薄な状態での燃焼を可能とするものである。
【０００８】
そしてこれらの思想に基づいて完成された発明は、一端が開放された燃焼室を有し、該燃焼室内に空気と燃料との混合ガスを噴射し、燃焼室内で混合ガスの旋回流を発生させる予混合旋回燃焼器において、燃焼室は開口近傍に段部を有していることを特徴とする予混合旋回燃焼器である。
【０００９】
本発明の予混合旋回燃焼器では、燃焼室の開口近傍に段部を有している。そのため本発明の予混合旋回燃焼器では、燃焼室の開口近傍で周部を流れるガスが巻き込まれ、再循環流を発生させる。その結果、燃焼室の周壁近傍から排出されようとする未燃焼成分が、旋回火炎面内の燃焼ガスと混合されて燃焼する。或いは未燃焼成分が再循環流によって燃焼室側に戻り、または当該部分で滞留し、再燃焼する。
【００１０】
また、請求項１に記載の予混合旋回燃焼器は、円筒状であって燃焼室が開口によって一端が開放され、底部が設けられた燃焼室を有しており、混合ガスを接線方向に噴射して、前記燃焼室内で旋回火炎を発生させ、既燃焼ガスが旋回しながら燃焼室の前記開口から外部に排出されるものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明には、段部に保熱部材が設けられている。
ここで保熱部材とは、赤熱状態または赤熱状態に近い状態となって、その状態を維持する性質を有するものである。
【００１２】
本発明の予混合旋回燃焼器では、段部に保熱部材が設けられているので、段部に発生した再循環流によって滞留した未燃焼ガスが保熱部材と接触し、燃焼する。
【００１３】
また同様の課題を解決するための請求項３に記載の発明は、一端が開放された燃焼室を有し、該燃焼室内に空気と燃料との混合ガスを噴射し、燃焼室内で混合ガスの旋回流を発生させる予混合旋回燃焼器において、燃焼室の内部に保熱部材を設けたことを特徴とする予混合旋回燃焼器である。
【００１４】
本発明の予混合旋回燃焼器では、燃焼室の内部に保熱部材が設けられている。保熱部材は燃焼室の内部で熱を受けて赤熱又はそれに近い高温状態となり、火炎を保持する。そのため火炎が安定する。また保熱部材によって未燃焼成分が加熱され、燃焼する。
【００１５】
また上記した発明をさらに発展させた請求項４に記載の発明は、保熱部材は燃焼室の底部近傍の中央部にあり、保熱部材と燃焼室底部との間には隙間があることを特徴とする請求項３に記載の予混合旋回燃焼器である。
【００１６】
本発明の予混合旋回燃焼器によると、保熱部材は燃焼室の底部近傍の中央部にあり、火炎によって熱せられて赤熱状態またはそれに近い高温状態となる。そのため火炎の基端部が保熱部材によって燃焼室の底部に保持され、火炎が安定する。一方、本発明の予混合旋回燃焼器では、保熱部材と燃焼室底部との間に隙間があるので、燃焼室内に噴射された燃料と空気との混合ガスが当該隙間に流れ込み、燃焼室の底部を冷やす。そのため燃焼室の底部は赤熱状態とならず、保護される。
【００１７】
さらに同様の課題を解決するための構成は、多数の燃焼室が並べて配置され、各燃焼室は一端が開放され、各燃焼室の内部に空気と燃料との混合ガスを噴射し、それぞれの燃焼室内で混合ガスの旋回流を発生させて開口から火炎を噴射する予混合旋回燃焼器において、前記燃焼室相互間の距離は、開口から噴射する火炎同士が繋がり得る距離であることを特徴とする予混合旋回燃焼器である。
【００１８】
本構成の予混合旋回燃焼器では、多数の燃焼室が並べて配置され、各燃焼室相互間の距離は、開口から噴射する火炎同士が繋がり得る距離に設定されている。そのため各燃焼室の周部から排出された未燃焼ガスは、隣接する燃焼室から噴射する火炎によって加熱され、完全燃焼する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の第１実施形態における予混合旋回燃焼器の概念図である。図２は、図１の燃焼器の内部を説明する概念図である。図３は、本発明の第１実施形態における予混合旋回燃焼器と従来技術の予混合旋回燃焼器の、入力と空気過剰率に対して完全燃焼が可能な領域を示すグラフである。
【００２０】
本実施形態の予混合旋回燃焼器１は、一面が開口した円筒状の燃焼室２を持つ。当該燃焼室２は、内部がストレート形状の円筒形であり、開口近傍部には、９０°に近い段部３が設けられ、開口側が拡径されている。
そして本実施形態の予混合旋回燃焼器１では、段部３に保熱部材５が配されている。保熱部材５はセラミックを素材とする部材であり、熱を受けて赤熱し、その状態を維持する。
本実施形態で採用する保熱部材５は、円形のリングであり、中央に開口６を有する。開口６はテーパ形状をしていて一方が広がっている。保熱部材５の開口６の段部３側の直径ＳＤは、前記した燃焼室２の内部直径ｄよりも大きい。そのため段部３が設けられた部位では、僅かに棚状の水平部（図示の姿勢を基準とする）８が形成されている。
段部の各部の寸法関係は、混合ガスが再循環し、燃焼ガスの一部と混合できる範囲であり、次の関係を満足することが望ましい。但しＤは、拡径部の内径であり、ｄはストレート部の内部直径であり、ＳＤは保熱部材５の開口６の段部３側の直径であり、Ｈは燃焼室２の全高であり、ｈは拡径部の高さである。
【００２１】
ｄ＜ＳＤ≦２ｄ
ｈ≦Ｈ／２
ＳＤ＜Ｄ≦２ＳＤ
【００２２】
即ち保熱部材５の大径側の内径ＳＤは、水平部８が形成されるように燃焼室２の内部直径ｄよりも大きい。しかし保熱部材５の内径ＳＤが過度に大きいと、未燃焼ガスの再循環流が保熱部材５と接しにくいので、保熱部材５の内径ＳＤは、内部直径ｄの二倍以下であることが望ましい。
また拡径部の高さｈは、高すぎると拡径部としての意義を失うので、全高Ｈの半分以下に設定される。
拡径部の内径Ｄは、過度に大きいと隣接する燃焼室２と干渉するので、保熱部材５の直径ＳＤの二倍以下であることが望ましい。
【００２３】
本実施形態の予混合旋回燃焼器１では、従来技術と同様に燃焼室２内に接線方向から混合ガスが噴射される。そして燃焼室２内で火炎が発生し、保熱部材５が赤熱される。
【００２４】
また燃焼室２の内部において旋回流７が発生する。火炎は、旋回しつつ燃焼室２の開口近傍に至り、段部３で矢印の様に再循環流が発生する。そして再循環流は保熱部材５に接し、再循環流に含まれる未燃焼成分が燃焼する。また再循環流の一部は、本体の旋回火炎に戻り、未燃焼成分が燃焼する。そのため燃料ガスは完全燃焼し、ＨＣやＣＯが大気中に放出されない。
【００２５】
なお本実施形態の予混合旋回燃焼器１では、燃焼開始時においては、旋回火炎の周端が保熱部材５から離れているが、時間の経過と共に旋回火炎の周端は保熱部材５に近づき、遂には両者が接する。
この過程を説明すると、次の通りである。即ち、燃焼室２の円筒部分の内表面と旋回火炎面９との間の混合ガスの旋回流７が、段部３の部位で再循環領域を形成することにより、旋回火炎面９を保熱部材５に近接させる。その結果、保熱部材５はその旋回火炎及び既燃焼ガスから熱輻射を受けて温度が上昇する。そのため保熱部材５と旋回火炎面９の間に存在する混合ガスの温度が上昇し、燃焼速度が増大し、旋回火炎面９は、保熱部材５に近づく。そして遂には旋回火炎面９が保熱部材５と接し、保熱部材５の表面で燃焼反応が起こる。また保熱部材５は、その熱によってさらに発熱し、混合ガスの完全燃焼に寄与する。
【００２６】
本発明者らが、図１、図２に示す予混合旋回燃焼器１を試作し、効果を確認する実験を行ったところ、完全燃焼が行われる領域が図３の様に大幅に広がった。本実施形態１の予混合旋回燃焼器１は、特に空気過剰率が高い領域で完全燃焼させることができるので、火炎の温度を低下させることができ、ＮＯｘの低減に有効である。
【００２７】
以上説明した実施形態では、燃焼室２の開口近傍に９０°に近い角度の段部３を設けたが、段部の角度はより鋭角であっても鈍角であってもよい。以下に説明する第２実施形態についても同様である。
また本実施形態では、段部３に保熱部材５を設けたが、単に段部だけを設けた構成としても、再循環流が旋回火炎面９内に戻って燃焼する作用が期待でき、未燃焼成分の低減に寄与することができる。
【００２８】
（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、本発明の第２実施形態における予混合旋回燃焼器の概念図である。図５は、本発明の第２実施形態における予混合旋回燃焼器と従来技術の予混合旋回燃焼器の、入力と空気過剰率に対して完全燃焼が可能な領域を示すグラフである。
【００２９】
本実施形態の予混合旋回燃焼器１０についても、前記した予混合旋回燃焼器１と同様に一面が開口した円筒状の燃焼室２を持ち、開口近傍部には、９０°に近い段部３が設けられていて開口側が拡径されている。
本実施形態の予混合旋回燃焼器１０では、段部３に保熱部材が無いので、拡径部の内径Ｄは先の実施形態に比べて小さい。具体的には、本実施形態の予混合旋回燃焼器１０では、拡径部の内径Ｄはストレート部分の内径ｄの二倍以下である。他の寸法については、先の実施形態と同一である。
【００３０】
そして本実施形態の予混合旋回燃焼器１０では、燃焼室２の中心軸上の底部近傍に保熱部材１１が配されている。
本実施形態で採用する保熱部材１１は、球形をしており、その直径は、燃焼室２の内部直径ｄの概ね５〜２０％である。
また保熱部材１１の位置は、燃焼室２の底から少し離れた位置に固定されており、両者の間には、高さＡの空隙部１２が設けられている。ここで空隙部１２の高さＡは、燃焼室２の全高Ｈの概ね３％〜１０％程度である。
【００３１】
本実施形態の予混合旋回燃焼器１０についても、従来技術と同様に燃焼室２内に接線方向から混合ガスが噴射され、燃焼室２内で火炎が発生し、保熱部材１１が赤熱される。
【００３２】
また燃焼室２の内部において旋回流７が発生し火炎が発生するが、火炎の基端部は保熱部材１１によって保持され、安定する。即ち前記した様に保熱部材１１は赤熱状態となるので、当該部位からは必然的に火炎が発生する。一方、保熱部材１１と燃焼室２の底との間には、空隙１２があるので、当該部位に混合ガスが流れ込み、冷却されてこの部位には火炎が生じない。
その結果、火炎の基端部は必ず保熱部材１１となり、変動しない。そのため火炎は安定し、完全燃焼する。
【００３３】
本発明者らが、図４に示す予混合旋回燃焼器１０を試作し、効果を確認する実験を行ったところ、完全燃焼が行われる領域が図５の様に大幅に広がった。本実施形態２の予混合旋回燃焼器１０は、特に空気過剰率が高い領域で完全燃焼させることができるので、火炎の温度を低下させることができ、ＮＯｘの低減に有効である。
【００３４】
（実施形態３）
以上説明した第１実施形態及び第２実施形態は、構成が相反するものではなく、両者の特徴を兼ね備えた予混合旋回燃焼器も可能である。本発明の第３の実施形態として、第１実施形態及び第２実施形態の特徴を兼ね備えた予混合旋回燃焼器１５を示す。
図６は、本発明の第３実施形態の燃焼器の内部を説明する概念図である。本実施形態の予混合旋回燃焼器１５は、段部３を有して拡径した燃焼室２を持ち、段部３に保熱部材５が配されている。また燃焼室２の中央部の底部近傍に保熱部材１１が配されている。保熱部材１１と燃焼室２の底部との間には空隙部１２が設けられている。
【００３５】
（実施形態４，５）
保熱部材５，１１の位置は、先の実施形態の様に開口部近傍又は底部近傍であることが望ましいが、燃焼室２の内部であれば、中間部に設けても相当の効果が期待できる。以下、第４、第５の実施形態として、燃焼室２の他の部位に保熱部材２３を設けた例を説明する。
図７は、本発明の第４実施形態の燃焼器の内部を説明する概念図であり、図８は、本発明の第５実施形態の燃焼器の内部を説明する概念図である。
図７に示した第４実施形態の予混合旋回燃焼器２０では、燃焼室２１のストレート部分に環状の凹部２２を設け、当該凹部２２内にリング状の保熱部材２３を配置したものである。
【００３６】
本実施形態の予混合旋回燃焼器２０では、凹部２２の部位に段部２４が生じ、図７の矢印の様に再循環流が発生する。そして未燃焼成分が保熱部材２２と接し、完全燃焼する。
【００３７】
また図８に示した第５実施形態の予混合旋回燃焼器２５では、ストレート形状の燃焼室２６の内壁にリング状の保熱部材２７を設けたものである。本実施形態の予混合旋回燃焼器２５では、保熱部材２７によって段部２８が形成されている。
【００３８】
（実施形態６）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図９は、本発明の第６実施形態における予混合旋回燃焼器の平面図及びそのＡ−Ａ断面図である。図１０は、図９（ｂ）のＢ−Ｂ断面図及び、その拡大図である。図１１は、本発明の第６実施形態における予混合旋回燃焼器の火炎の状態を示す説明図である。図１２は、本発明の第６実施形態における予混合旋回燃焼器と単独の燃焼室しか持たない予混合旋回燃焼器の空気過剰率とＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排出量を比較したグラフである。
【００３９】
本実施形態の予混合旋回燃焼器３０は、正方形の基盤３１に燃焼室３２を多数並べて配したものである。各燃焼室３２は、いずれも円筒形であり、基盤３１の上面に開口する。そして本実施形態の予混合旋回燃焼器３０では、通常の予混合旋回燃焼器に比べて燃焼室３２同士がより近接して配置されている。より具体的には、燃焼室３２相互間の距離は、開口から噴射する火炎同士が繋がり得る距離である。これを数値で表すと、燃焼室３２の中心間の距離Ｌ（図９ｂ）は、隣り合う燃焼室３２の開口直径ｄ１，ｄ２の合計値以下であり、且つその２分の１を越える距離である。
即ち、燃焼室３２の中心間の距離Ｌと、隣り合う燃焼室３２の開口直径ｄ１，ｄ２との間には、
（ｄ１／２）＋（ｄ２／２）＜Ｌ≦（ｄ１＋ｄ２）
の関係がある。
【００４０】
本実施形態の予混合旋回燃焼器３０では、基盤３１内に、図１０の断面図に示すように、混合ガス供給部３３，３４が多数配されている。なお、基盤３１の端部近傍に設けられた混合ガス供給部３３は、円筒形であるが、中央部に設けられた混合ガス供給部３４は、スペースの関係上、断面形状が長穴状である。
【００４１】
そして混合ガス供給部３３から導入路３５を介して燃焼室３２内に接線方向から混合ガスが噴射される。本実施形態の予混合旋回燃焼器３０では、各燃焼室３２に対して二箇所から混合ガスが噴射される。
【００４２】
燃焼室３２内で火炎が発生すると、各燃焼室３２内に、旋回火炎面３７が生じ、旋回火炎面３７は、図９（ｂ）に示す様に、開口に近づくに連れて次第に拡径していく。そして開口を出た火炎は、さらに広がり、隣接する火炎と接し、一体化する。そのため燃焼室３２の周壁近傍に存在していて燃焼室３２から放出された未燃焼状態の燃料ガスは、隣接する燃焼室３２から放出された火炎によって加熱され、完全燃焼する。
【００４３】
本発明者らが、図９に示す予混合旋回燃焼器３０を試作し、空気過剰率と排出されるＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの関係を調査した。その結果、図１２のグラフの実線の通りであった。
一方、比較実験として、単独の燃焼室３２を持つ予混合旋回燃焼器を試作して同様の実験を行った。燃焼室３２の大きさ及び形状は、本実施形態のそれと同一である。実験の結果は、図１２のグラフの細線の通りであった。
この実験から、本実施形態の予混合旋回燃焼器３０は、ＨＣ，ＣＯの発生量を顕著に減少させる効果があることが理解できる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明した様に、請求項１に記載の予混合旋回燃焼器では、燃焼室の開口近傍に段部を有しているので、開口近傍で周部を流れるガスが巻き込まれ、再循環流が発生する。そのため燃焼室の周壁近傍から排出されようとする未燃焼成分が、再循環流によって旋回火炎面内の燃焼ガスと混合されて、または燃焼室側に戻り、あるいは当該部分で滞留して再燃焼する。そのため本発明の予混合旋回燃焼器は、未燃焼成分の排出が少なく、安全であり、且つ熱効率が高い効果がある。
【００４５】
また請求項２に記載の予混合旋回燃焼器では、段部に保熱部材が設けられているので、段部に発生した再循環流によって滞留した未燃焼ガスが強制的に燃焼され、より安全且つ高い熱効率を発揮する。
【００４６】
さらに請求項３に記載の予混合旋回燃焼器では、燃焼室の内部に保熱部材が設けられているので、火炎が保持されて安定する。そのため本発明の予混合旋回燃焼器では、従来に増して燃料を希薄状態で燃焼させることができ、ＮＯｘの排出をより低下させることができる効果がある。
【００４７】
また請求項４に記載の予混合旋回燃焼器では、保熱部材は燃焼室の底部近傍の中央部にあり、火炎の基端部が保熱部材によって燃焼室の底部に保持されるので、火炎がより安定する効果がある。そのため本発明の予混合旋回燃焼器によると、より希薄な状態で燃焼させることができ、ＮＯｘの排出を顕著に低下させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における予混合旋回燃焼器の概念図である。
【図２】図１の燃焼器の内部を説明する概念図である。
【図３】本発明の第１実施形態における予混合旋回燃焼器と従来技術の予混合旋回燃焼器の、入力と空気過剰率に対して完全燃焼が可能な領域を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態における予混合旋回燃焼器の概念図である。
【図５】本発明の第２実施形態における予混合旋回燃焼器と従来技術の予混合旋回燃焼器の、入力と空気過剰率に対して完全燃焼が可能な領域を示すグラフである。
【図６】本発明の第３実施形態の燃焼器の内部を説明する概念図である。
【図７】本発明の第４実施形態の燃焼器の内部を説明する概念図である。
【図８】本発明の第５実施形態の燃焼器の内部を説明する概念図である。
【図９】本発明の第６実施形態における予混合旋回燃焼器の平面図及びそのＡ−Ａ断面図である。
【図１０】図９（ｂ）のＢ−Ｂ断面図及び、その拡大図である。
【図１１】本発明の第６実施形態における予混合旋回燃焼器の火炎の状態を示す説明図である。
【図１２】本発明の第６実施形態における予混合旋回燃焼器と単独の燃焼室しか持たない予混合旋回燃焼器の空気過剰率とＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排出量を比較したグラフである。
【図１３】予混合旋回燃焼方式を採用した従来技術の燃焼器の概念図である。
【図１４】図１３の燃焼器の内部を説明する概念図である。
【符号の説明】
１，１０，１５，２０，２５，３０予混合旋回燃焼器
２，２１，２６，３２燃焼室
３，２４，２８段部
５，１１，２３保熱部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustor, and more particularly to a premixed swirl combustor that generates a swirling flow by injecting a mixed gas of air and fuel in advance into a combustion chamber. INDUSTRIAL APPLICABILITY The combustor of the present invention can be used for any device requiring a heat source, such as a water heater or a boiler.
[0002]
[Prior art]
As one of the combustion means having a high spatial heat generation rate, a premixed swirling combustion method is known (Japanese Patent No. 2863841).
The premixed swirling combustion method uses a cylindrical combustion chamber and injects a mixed gas of air and fuel in advance into the combustion chamber to generate a swirling flow inside.
FIG. 13 is a conceptual diagram of a conventional combustor employing a premixed swirling combustion system. FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating the inside of the combustor of FIG.
A combustor employing the premixed swirling combustion method uses a cylindrical combustion chamber 100, and injects a gas mixture of air and fuel tangentially to the combustion chamber. This mixed gas forms a swirling flow in the combustion chamber 100. Inside the combustion chamber 100, a cylindrical swirling flame is generated. The burned gas is discharged from the opening 101 to the outside while swirling.
[0003]
The premixed swirling combustion system exhibits a much higher spatial heat generation rate than a normal combustion system in which a mixed gas is directly injected into the atmosphere from an opening. Therefore, the size of a device such as a water heater can be reduced. In the premixed swirling combustion method, combustion is performed using a strong swirling flow, so that fuel can be burned in a lean state. Therefore, it is possible to lower the temperature of the flame, and to reduce NOx (nitrogen oxide) emitted. Further, there is an advantage that a combustion amount throttle ratio (TDR) can be made wider than that of a normal combustion system.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the combustor employing the premixed swirling combustion method has a problem that unburned components are easily discharged. In addition, there is an industrial demand to suppress the generation of NOx even more than the current situation. In order to suppress the generation of NOx, it is necessary to burn the fuel in a lean state more than before, but the premixed swirl combustor of the prior art does not have flame stability to withstand it.
Therefore, in order to meet these demands, the technical object of the present invention is to improve a combustor employing a premixed swirling combustion system and to develop a combustor that emits less unburned components and less NOx. Things.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present inventors conducted research and found that, in the combustion chamber 100, the swirling flame 102 had a “U” shape as shown in FIG. It has been found that it is separated from the peripheral wall and the bottom of the combustion chamber 100. It is considered that this is because the flame is cooled and extinguished because the temperature of the peripheral wall and the bottom of the combustion chamber 100 is low.
In the conventional combustor, unburned gas is present in an unburned layer near the peripheral wall of the combustion chamber 100, and the unburned gas is directly discharged as shown by a broken arrow in FIG. This is considered to be the main cause of unburned component emissions.
[0006]
Further, in the conventional combustor, since the flame is separated from the bottom of the combustion chamber 100 as described above, the flame is in a state of being suspended in the air, which is a factor that impairs stability. That is, in the prior art combustor, since the base end of the flame is unstable, the swirling flame surface is sensitive to the fluctuation of the flow of the mixed gas. Therefore, the flame vibrates up and down by a slight change of the mixed gas. More specifically, the distance H between the bottom of the flame in FIG. 14 and the bottom of the combustion chamber 100 changes rapidly.
[0007]
Therefore, the present invention is based on the above-described knowledge, and efficiently reburns the unburned gas discharged from the vicinity of the peripheral wall of the combustion chamber 100 to avoid the emission of unburned components to the atmosphere. Further, the present invention stabilizes the base end portion of the flame to suppress the generation of unburned components, and stabilizes the flame to enable combustion in a leaner state.
[0008]
The invention completed based on these ideas has a combustion chamber having one end opened, injects a mixed gas of air and fuel into the combustion chamber, and generates a swirling flow of the mixed gas in the combustion chamber. In the premixed swirl combustor, the combustion chamber has a step near the opening.
[0009]
The premix swirl combustor of the present invention has a step near the opening of the combustion chamber. For this reason, in the premixed swirl combustor of the present invention, the gas flowing around the periphery near the opening of the combustion chamber is entrained to generate a recirculating flow. As a result, the unburned components that are to be discharged from the vicinity of the peripheral wall of the combustion chamber are mixed with the combustion gas in the swirling flame and burn. Alternatively, the unburned components return to the combustion chamber side by the recirculation flow, or stay in the portion and reburn.
[0010]
The premixed swirl combustor according to claim 1 has a combustion chamber having a cylindrical shape, a combustion chamber having one end opened by an opening, and a bottom provided, and a mixed gas being injected in a tangential direction. Then, a swirling flame is generated in the combustion chamber, and the burned gas is discharged to the outside from the opening of the combustion chamber while swirling.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, the step portion is provided with a heat retaining member.
Here, the heat retaining member has a property of maintaining a red hot state or a state close to the red hot state.
[0012]
In the premixed swirl combustor of the present invention, since the heat retaining member is provided at the stepped portion, the unburned gas retained by the recirculation flow generated at the step comes into contact with the heat retaining member and burns.
[0013]
The invention according to claim 3 for solving the same problem has a combustion chamber having one end opened, injects a mixed gas of air and fuel into the combustion chamber, and mixes the mixed gas in the combustion chamber. A premixed swirling combustor for generating a swirling flow, wherein a heat retaining member is provided inside a combustion chamber.
[0014]
In the premixed swirl combustor of the present invention, a heat retaining member is provided inside the combustion chamber. The heat retaining member receives heat inside the combustion chamber and becomes red or a high temperature state close to the red heat, and retains the flame. Therefore, the flame is stabilized. The unburned component is heated by the heat retaining member and burns.
[0015]
The invention according to claim 4, which is a further development of the above-described invention, is characterized in that the heat retention member is located at the center near the bottom of the combustion chamber, and that there is a gap between the heat retention member and the bottom of the combustion chamber. A premixed swirl combustor according to claim 3, characterized in that:
[0016]
According to the premixed swirl combustor of the present invention, the heat retaining member is located at the central portion near the bottom of the combustion chamber, and is heated by the flame to be in a red hot state or a high temperature state close thereto. Therefore, the base end of the flame is held at the bottom of the combustion chamber by the heat retaining member, and the flame is stabilized. On the other hand, in the premixed swirl combustor of the present invention, since there is a gap between the heat retaining member and the bottom of the combustion chamber, a mixed gas of fuel and air injected into the combustion chamber flows into the gap, and Cool the bottom. Therefore, the bottom of the combustion chamber is protected from being glowed.
[0017]
Further, a configuration for solving the same problem is that a number of combustion chambers are arranged side by side, each combustion chamber is open at one end, a mixed gas of air and fuel is injected into each combustion chamber, and each combustion chamber is In a premixed swirl combustor that generates a swirling flow of a mixed gas in a chamber and injects a flame from an opening, a distance between the combustion chambers is a distance that can connect the flames injected from the opening. It is a premix swirl combustor.
[0018]
In the premixed swirling combustor of this configuration , a large number of combustion chambers are arranged side by side, and the distance between the combustion chambers is set to a distance that allows the flames injected from the openings to be connected. Therefore, the unburned gas discharged from the peripheral portion of each combustion chamber is heated by the flame injected from the adjacent combustion chamber and completely burns.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be further described.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a conceptual diagram of a premixed swirl combustor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the inside of the combustor of FIG. FIG. 3 is a graph showing a region where complete combustion is possible with respect to the input and the excess air ratio of the premixed swirl combustor according to the first embodiment of the present invention and the premixed swirl combustor according to the related art.
[0020]
The premix swirl combustor 1 of the present embodiment has a cylindrical combustion chamber 2 having an open surface. The interior of the combustion chamber 2 is a cylindrical shape having a straight shape inside, and a step 3 near 90 ° is provided in the vicinity of the opening, and the diameter of the opening is enlarged.
In the premixed swirl combustor 1 of the present embodiment, the heat retaining member 5 is disposed in the step portion 3. The heat retaining member 5 is a member made of a ceramic material, receives heat and glows red, and maintains that state.
The heat retaining member 5 employed in the present embodiment is a circular ring having an opening 6 at the center. The opening 6 has a tapered shape and one side is widened. The diameter SD of the opening 6 of the heat retaining member 5 on the step portion 3 side is larger than the internal diameter d of the combustion chamber 2 described above. Therefore, a slightly shelf-shaped horizontal portion (based on the posture shown in the figure) 8 is formed at the portion where the step portion 3 is provided.
The dimensional relationship of each part of the step portion is within a range in which the mixed gas can be recirculated and mixed with a part of the combustion gas, and it is desirable to satisfy the following relationship. Here, D is the inner diameter of the enlarged diameter portion, d is the internal diameter of the straight portion, SD is the diameter of the step 6 side of the opening 6 of the heat retaining member 5, and H is the total height of the combustion chamber 2. , H is the height of the enlarged diameter portion.
[0021]
d <SD ≦ 2d
h ≦ H / 2
SD <D ≦ 2SD
[0022]
That is, the inner diameter SD on the large diameter side of the heat retaining member 5 is larger than the inner diameter d of the combustion chamber 2 so that the horizontal portion 8 is formed. However, if the inner diameter SD of the heat retaining member 5 is excessively large, the recirculating flow of the unburned gas does not easily come into contact with the heat retaining member 5, so that the inner diameter SD of the heat retaining member 5 is not more than twice the internal diameter d. Is desirable.
Further, the height h of the enlarged diameter portion is set to be equal to or less than half of the total height H, since if it is too high, it loses its significance as the enlarged diameter portion.
If the inner diameter D of the enlarged diameter portion is excessively large, it interferes with the adjacent combustion chamber 2. Therefore, it is preferable that the inner diameter D be twice or less the diameter SD of the heat retaining member 5.
[0023]
In the premixed swirl combustor 1 of the present embodiment, a mixed gas is injected from the tangential direction into the combustion chamber 2 as in the conventional technique. Then, a flame is generated in the combustion chamber 2, and the heat retaining member 5 is glowed red.
[0024]
A swirl flow 7 is generated inside the combustion chamber 2. The flame reaches the vicinity of the opening of the combustion chamber 2 while swirling, and a recirculating flow is generated at the step portion 3 as shown by an arrow. Then, the recirculated flow comes into contact with the heat retaining member 5, and unburned components contained in the recirculated flow are burned. Also, a part of the recirculated flow returns to the swirling flame of the main body, and unburned components are burned. Therefore, the fuel gas is completely burned, and HC and CO are not released into the atmosphere.
[0025]
In the premixed swirl combustor 1 of the present embodiment, at the start of combustion, the peripheral end of the swirling flame is separated from the heat retaining member 5, but the peripheral end of the swirling flame is moved to the heat retaining member 5 over time. As they approach, they finally meet.
This process will be described as follows. That is, the swirling flow 7 of the mixed gas between the inner surface of the cylindrical portion of the combustion chamber 2 and the swirling flame surface 9 forms a recirculation region at the step 3 to keep the swirling flame surface 9 warm. It is brought close to the member 5. As a result, the temperature of the heat retaining member 5 increases due to the heat radiation from the swirling flame and the burned gas. Therefore, the temperature of the mixed gas existing between the heat retaining member 5 and the swirling flame surface 9 increases, the combustion speed increases, and the swirling flame surface 9 approaches the heat retaining member 5. Finally, the swirling flame surface 9 comes into contact with the heat retaining member 5, and a combustion reaction occurs on the surface of the heat retaining member 5. The heat retaining member 5 further generates heat by the heat and contributes to complete combustion of the mixed gas.
[0026]
The present inventors prototyped the premixed swirl combustor 1 shown in FIGS. 1 and 2 and conducted an experiment to confirm the effect. As a result, the region where complete combustion was performed was greatly widened as shown in FIG. The premixed swirl combustor 1 of the first embodiment can completely combust in a region where the excess air ratio is particularly high, so that the temperature of the flame can be reduced, which is effective in reducing NOx.
[0027]
In the embodiment described above, the step 3 having an angle close to 90 ° is provided near the opening of the combustion chamber 2, but the angle of the step may be more acute or obtuse. The same applies to the second embodiment described below.
Further, in the present embodiment, the heat retaining member 5 is provided on the stepped portion 3. However, even if only the stepped portion is provided, an effect of returning the recirculated flow into the swirling flame surface 9 and burning it can be expected. It can contribute to the reduction of combustion components.
[0028]
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a conceptual diagram of a premixed swirl combustor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph showing a region where complete combustion is possible with respect to the input and the excess air ratio of the premixed swirl combustor according to the second embodiment of the present invention and the premixed swirl combustor of the prior art.
[0029]
The premixed swirl combustor 10 of the present embodiment also has a cylindrical combustion chamber 2 having an opening on one side, similarly to the premixed swirl combustor 1 described above. Is provided and the diameter of the opening side is enlarged.
In the premixed swirl combustor 10 of this embodiment, since the step portion 3 has no heat retaining member, the inner diameter D of the enlarged diameter portion is smaller than that of the previous embodiment. Specifically, in the premixed swirl combustor 10 of the present embodiment, the inner diameter D of the enlarged diameter portion is not more than twice the inner diameter d of the straight portion. Other dimensions are the same as in the previous embodiment.
[0030]
In the premix swirling combustor 10 of the present embodiment, a heat retaining member 11 is arranged near the bottom on the central axis of the combustion chamber 2.
The heat retaining member 11 employed in this embodiment has a spherical shape, and its diameter is approximately 5 to 20% of the internal diameter d of the combustion chamber 2.
The position of the heat retaining member 11 is fixed at a position slightly away from the bottom of the combustion chamber 2, and a gap 12 having a height A is provided between the two. Here, the height A of the gap 12 is approximately 3% to 10% of the total height H of the combustion chamber 2.
[0031]
Also in the premixed swirl combustor 10 of the present embodiment, similarly to the related art, the mixed gas is injected from the tangential direction into the combustion chamber 2, a flame is generated in the combustion chamber 2, and the heat retaining member 11 is glowed red. .
[0032]
Further, a swirling flow 7 is generated inside the combustion chamber 2 to generate a flame. The base end of the flame is held by the heat retaining member 11 and is stabilized. That is, as described above, since the heat retaining member 11 is in a red heat state, a flame is inevitably generated from the portion. On the other hand, since there is a gap 12 between the heat retaining member 11 and the bottom of the combustion chamber 2, the mixed gas flows into the portion and is cooled, so that no flame is generated in this portion.
As a result, the base end of the flame always becomes the heat retaining member 11 and does not fluctuate. Therefore, the flame is stable and burns completely.
[0033]
The present inventors prototyped the premixed swirl combustor 10 shown in FIG. 4 and conducted an experiment to confirm the effect. As a result, the region where complete combustion was performed was greatly widened as shown in FIG. The premixed swirl combustor 10 of the second embodiment can perform complete combustion particularly in a region where the excess air ratio is high, so that the temperature of the flame can be reduced, which is effective in reducing NOx.
[0034]
(Embodiment 3)
The first embodiment and the second embodiment described above do not conflict with each other in configuration, and a premixed swirl combustor having both features is also possible. As a third embodiment of the present invention, a premixed swirl combustor 15 having the features of the first embodiment and the second embodiment is shown.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the inside of a combustor according to a third embodiment of the present invention. The premix swirling combustor 15 of the present embodiment has a combustion chamber 2 having a stepped portion 3 and an enlarged diameter, and a heat retaining member 5 is arranged in the stepped portion 3. A heat retaining member 11 is arranged near the bottom of the central portion of the combustion chamber 2. A gap 12 is provided between the heat retaining member 11 and the bottom of the combustion chamber 2.
[0035]
(Embodiments 4 and 5)
It is desirable that the positions of the heat retaining members 5 and 11 are near the opening or the bottom as in the previous embodiment. However, if provided inside the combustion chamber 2, a considerable effect can be expected even if they are provided in the middle. it can. Hereinafter, as fourth and fifth embodiments, examples in which a heat retaining member 23 is provided in another portion of the combustion chamber 2 will be described.
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the inside of a combustor according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating the inside of a combustor according to a fifth embodiment of the present invention.
In the premixed swirl combustor 20 of the fourth embodiment shown in FIG. 7, an annular concave portion 22 is provided in a straight portion of a combustion chamber 21, and a ring-shaped heat retaining member 23 is disposed in the concave portion 22. .
[0036]
In the premixed swirl combustor 20 of the present embodiment, a step portion 24 is formed at the position of the concave portion 22, and a recirculating flow is generated as indicated by an arrow in FIG. Then, the unburned components come into contact with the heat retaining member 22 and are completely burned.
[0037]
In the premix swirl combustor 25 of the fifth embodiment shown in FIG. 8, a ring-shaped heat retaining member 27 is provided on the inner wall of a straight combustion chamber 26. In the premix swirl combustor 25 of the present embodiment, a step 28 is formed by the heat retaining member 27.
[0038]
(Embodiment 6)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a plan view of a premixed swirl combustor according to a sixth embodiment of the present invention and a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 10 is a sectional view taken along line BB of FIG. 9B and an enlarged view thereof. FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a state of a flame of a premixed swirl combustor according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a graph comparing the excess air ratio and the emissions of HC, CO, and NOx between the premixed swirl combustor and the premixed swirl combustor having only a single combustion chamber according to the sixth embodiment of the present invention.
[0039]
The premixed swirl combustor 30 of the present embodiment has a large number of combustion chambers 32 arranged on a square base 31. Each of the combustion chambers 32 has a cylindrical shape and opens on the upper surface of the base 31. In the premixed swirl combustor 30 of the present embodiment, the combustion chambers 32 are arranged closer to each other than in a normal premixed swirl combustor. More specifically, the distance between the combustion chambers 32 is a distance to which the flames injected from the openings can be connected. When this is expressed numerically, the distance L between the centers of the combustion chambers 32 (FIG. 9B) is less than or equal to the sum of the opening diameters d1 and d2 of the adjacent combustion chambers 32, and exceeds half. It is.
That is, between the distance L between the centers of the combustion chambers 32 and the opening diameters d1 and d2 of the adjacent combustion chambers 32,
(D1 / 2) + (d2 / 2) <L ≦ (d1 + d2)
There is a relationship.
[0040]
In the premixed swirl combustor 30 of the present embodiment, a large number of mixed gas supply units 33 and 34 are arranged in the base 31 as shown in the sectional view of FIG. The mixed gas supply unit 33 provided near the end of the base 31 has a cylindrical shape, but the mixed gas supply unit 34 provided at the center has a slot-like cross section due to space limitations. is there.
[0041]
Then, the mixed gas is injected from the mixed gas supply unit 33 into the combustion chamber 32 through the introduction path 35 from the tangential direction. In the premixed swirl combustor 30 of the present embodiment, a mixed gas is injected into each combustion chamber 32 from two locations.
[0042]
When a flame is generated in the combustion chambers 32, swirling flame surfaces 37 are generated in the respective combustion chambers 32, and the swirling flame surfaces 37 gradually increase in diameter as approaching the openings as shown in FIG. 9B. To go. Then, the flame that has exited the opening spreads further, contacts the adjacent flame, and is integrated. Therefore, the unburned fuel gas existing near the peripheral wall of the combustion chamber 32 and discharged from the combustion chamber 32 is heated by the flame discharged from the adjacent combustion chamber 32 and completely burns.
[0043]
The present inventors prototyped the premixed swirl combustor 30 shown in FIG. 9 and investigated the relationship between the excess air ratio and the discharged HC, CO, and NOx. The result was as shown by the solid line in the graph of FIG.
On the other hand, as a comparative experiment, a premix swirling combustor having a single combustion chamber 32 was experimentally manufactured, and the same experiment was performed. The size and shape of the combustion chamber 32 are the same as those of the present embodiment. The result of the experiment was as shown by the thin line in the graph of FIG.
From this experiment, it can be understood that the premix swirl combustor 30 of the present embodiment has an effect of remarkably reducing the generation amounts of HC and CO.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, in the premixed swirl combustor according to the first aspect, since the step portion is provided near the opening of the combustion chamber, the gas flowing around the peripheral portion is caught near the opening, and the recirculating flow is formed. appear. Therefore, the unburned components that are to be discharged from the vicinity of the peripheral wall of the combustion chamber are mixed with the combustion gas in the swirling flame surface by the recirculation flow, or return to the combustion chamber side, or stay in the portion and reburn. . Therefore, the premixed swirl combustor of the present invention has an effect that it emits less unburned components, is safe, and has high thermal efficiency.
[0045]
In the premix swirling combustor according to the second aspect, since the heat retaining member is provided at the step portion, the unburned gas that has accumulated is forcibly burned by the recirculating flow generated at the step portion, thereby providing a more secure operation. Also exhibits high thermal efficiency.
[0046]
Further, in the premix swirling combustor according to the third aspect, since the heat retaining member is provided inside the combustion chamber, the flame is held and stabilized. Therefore, in the premixed swirl combustor of the present invention, fuel can be burned in a leaner state than before, and there is an effect that NOx emission can be further reduced.
[0047]
In the premix swirling combustor according to the fourth aspect, the heat retaining member is located at the center near the bottom of the combustion chamber, and the base end of the flame is held at the bottom of the combustion chamber by the heat retaining member. Has the effect of becoming more stable. Therefore, according to the premix swirling combustor of the present invention, combustion can be performed in a leaner state, and there is an effect that NOx emission can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a premixed swirl combustor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the inside of the combustor of FIG.
FIG. 3 is a graph showing a region where complete combustion is possible with respect to the input and the excess air ratio of the premixed swirl combustor according to the first embodiment of the present invention and the premixed swirl combustor of the prior art.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a premixed swirl combustor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a region where complete combustion is possible with respect to the input and the excess air ratio of the premixed swirl combustor according to the second embodiment of the present invention and the premixed swirl combustor of the prior art.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the inside of a combustor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the inside of a combustor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating the inside of a combustor according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view of a premixed swirl combustor according to a sixth embodiment of the present invention and a cross-sectional view along AA thereof.
FIG. 10 is a sectional view taken along line BB of FIG. 9B and an enlarged view thereof.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state of a flame of a premixed swirl combustor according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a graph comparing the excess air ratio and the emissions of HC, CO, and NOx between the premixed swirl combustor and the premixed swirl combustor having only a single combustion chamber according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a conceptual diagram of a conventional combustor employing a premixed swirling combustion system.
FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating the inside of the combustor of FIG.
[Explanation of symbols]
1,10,15,20,25,30 Premixed swirl combustor 2,21,26,32 Combustion chamber 3,24,28 Step 5,11,23 Heat retaining member

Claims

A combustion chamber having a cylindrical shape, one end of which is opened by an opening, and a bottom portion is provided.A mixed gas of air and fuel is tangentially injected into the combustion chamber, and a swirling flow of the mixed gas is formed in the combustion chamber. Generating a swirling flame in the combustion chamber , wherein the burned gas is swirled and discharged from the opening of the combustion chamber to the outside, in the premixed swirling combustor, the combustion chamber has a step near the opening. A premixed swirl combustor characterized in that:

In a premixed swirl combustor having a combustion chamber having one open end, injecting a mixed gas of air and fuel into the combustion chamber, and generating a swirling flow of the mixed gas in the combustion chamber, the combustion chamber is located near the opening. A premixed swirl combustor having a step portion and a heat retaining member provided in the step portion.

A premixed swirl combustor having a combustion chamber having one open end, injecting a mixed gas of air and fuel into the combustion chamber, and generating a swirling flow of the mixed gas in the combustion chamber, is maintained inside the combustion chamber. A premixed swirl combustor comprising a heat member.

4. The premix swirl combustor according to claim 3, wherein the heat retaining member is located at a central portion near the bottom of the combustion chamber, and a gap is provided between the heat retaining member and the bottom of the combustion chamber.